DE10012875A1

DE10012875A1 - Mobilfunkempfänger

Info

Publication number: DE10012875A1
Application number: DE10012875A
Authority: DE
Inventors: Michael Schneider; Peter Jung; Joerg Plechinger; Peter Schmidt; Tideya Kella; Markus Doetsch
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: US20010036222A1; US7450630B2; DE10012875B4

Abstract

Eine Datenverarbeitungseinrichtung in einem Mobilfunkempfänger umfaßt einen RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE) mit N RAKE-Fingern (R1, R2, ..., RN) sowie eine Pfad-Such- und -Bewertungseinrichtung (SB) zum Auffinden von den einzelnen RAKE-Fingern zuzuordnenden Pfaden der Luftschnittstelle und zur Schätzung einer oder mehrerer Bewertungsgrößen bezüglich jedes gefundenen Pfades. Eine Finger-Auswahl- und -Leitungsverbrauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) nimmt unter Berücksichtigung der Pfad-Bewertungsgrößen eine Taktratenverminderung oder Abschaltung von einzelnen RAKE-Fingern vor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung eines über zeitvariante Pfade einer Luftschnitt stelle übertragenen digitalen Datensignals in einem Mobil funkempfänger gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9.

Im Mobilfunk unterliegen Funksignale der Mehrwege-Ausbrei tung, d. h. durch Reflexion, Streuung und Beugung des gesende ten Funksignals an diversen Hindernissen im Ausbreitungsweg treten am Empfänger mehrere Signal-Empfangsversionen auf, die zeitlich zueinander verschoben und unterschiedlich abge schwächt sind. Das Funktionsprinzip eines RAKE-Empfängers be ruht darauf, mehrere dieser Empfangssignal-Versionen (Pfade) getrennt auszuwerten und dann zeitrichtig zu überlagern. Die Bezeichnung RAKE ("Harke") beschreibt dabei in bildhafter Weise die Struktur eines solchen Empfängers, wobei die "Zin ken" der Harke die RAKE-Finger repräsentieren und der "Stiel" der Harke das ausgangsseitig bereitgestellte, überlagerte Empfangssignal darstellt.

Mit RAKE-Empfängern lassen sich ausgezeichnete Detektionser gebnisse erzielen. Nachteilig für den Mobilfunk ist jedoch ihr hoher Stromverbrauch, der auf die parallele Struktur der RAKE-Finger und den dadurch vertielfachten Signalverarbei tungsaufwand zurückzuführen ist.

In dem den nächstliegenden Stand der Technik repräsentieren den Buch "Nachrichtenübertragung", K. D. Kammeyer, B. G. Teub ner, Stuttgart, 1996, 2. Auflage, sind auf den Seiten 658-684 verschiedene RAKE-Empfänger beschrieben. Dort ist erwähnt, daß in dem RAKE-Empfänger eine gewichtete Pfadsummation gün stig ist, sofern sich die Gesamtempfangsenergie ungleichmäßig über die detektierten Pfade (d. h. die Finger des RAKE- Empfängers) verteilt. Dadurch kann zwar das Rauschen, nicht jedoch die Leistungsaufnahme des RAKE-Empfängers, verringert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalverar beitungseinrichtung für einen Mobilfunkempfänger zu schaffen, die mit einem RAKE-Empfängerabschnitt ausgerüstet ist, wel cher eine möglichst geringe Leistungsaufnahme hat. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren zur Signalverar beitung in einem einen RAKE-Empfängerabschnitt umfassenden Mobilfunkempfänger anzugeben, welches einen leistungsaufnah mearmen Betrieb des RAKE-Empfängerabschnitts ermöglicht.

Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Durch die selektive Verminderung des Leistungsverbrauchs in einem oder mehreren RAKE-Fingern unter Berücksichtigung der einen oder mehreren geschätzten Pfad-Bewertungsgrößen wird ein RAKE-Empfängerabschnitt mit adaptiver Leistungsaufnahme geschaffen. Mit anderen Worten kann der Leistungsbedarf des RAKE-Empfängerabschnitts an den momentanen Zustand des Mobil funkkanals angepaßt und dadurch minimiert werden. Bei Auftre ten eines einzigen oder weniger dominanter Pfade ermöglicht die Erfindung die Verminderung der Leistungsaufnahme von "ineffizienten" RAKE-Fingern, wodurch sich das Gesamt-Detek tionsergebnis zwar geringfügig verschlechtern kann, der Stromverbrauch sich jedoch in erheblichem Maße reduzieren läßt.

Die Verminderung des Leistungsverbrauchs in einem HAKE-Finger kann vorzugsweise durch eine Reduzierung seiner Taktrate oder durch eine vollständige Abschaltung des Fingers erzielt wer den.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kenn zeichnet sich dadurch, daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch-Verminderungseinrichtung zu treffende Entscheidung, ob ein bestimmter RAKE-Finger ausgewählt wird oder nicht, unter alleiniger Berücksichtigung der diesem Fin ger zugeordneten Pfad-Bewertungsgröße oder -größen getroffen wird. Beispielsweise kann in diesem Fall eine geschätzte Pfa denergie als Bewertungsgröße des Pfades herangezogen werden und der entsprechende RAKE-Finger mit reduzierter Taktrate betrieben oder abgeschaltet werden, sobald die geschätzte Pfadenergie des diesem RAKE-Finger zugeordneten Pfades klei ner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Auf diese Weise werden für die Datenverarbeitung im RAKE-Empfängerabschnitt ausschließlich Signalkomponenten mit ausreichend hoher Ener gie verwendet.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungs verbrauch-Verminderungsseinrichtung zu treffende Entschei dung, ob ein bestimmter RAKE-Finger abzuschalten ist oder nicht, unter Berücksichtigung der diesem Finger und weiteren Fingern zugeordneten Pfad-Bewertungsgröße oder -größen ge troffen wird. Durch die Mitberücksichtigung von Pfad-Bewer tungsgrößen der weiteren Finger kann bei dieser Ausführungs form (im Gegensatz zur ersten Ausführungsform) die Leistungs aufnahmeverminderung des bestimmten RAKE-Fingers anhand eines Relativ-Kriteriums entschieden werden.

Bei einer ersten zweckmäßigen Variante der zweiten Ausfüh rungsform schaltet die RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungs verbrauch-Verminderungseinrichtung einen RAKE-Finger ab, wenn die geschätzte Pfadenergie des diesem RAKE-Finger zugeordne ten Pfades kleiner ist als ein Schwellenwert, der eine Funk tion des Mittelwertes der geschätzten Pfadenergien und der Varianz der geschätzten Pfadenergien ist.

Anstelle und/oder zusätzlich zu einem (relativen) Energie- Kriterium kann ein (relatives) Verzögerungszeit-Kriterium für die Frage der Auswahl des bestimmten RAKE-Fingers herangezo gen werden. Demzufolge wählt die RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch-Verminderungsseinrichtung einen RAKE- Finger aus, wenn die geschätzte Pfad-Verzögerungszeit des diesem RAKE-Finger zugeordneten Pfades innerhalb eines die Pfad-Verzögerungszeit desjenigen der bewerteten Pfade mit der größten geschätzten Pfadenergie enthaltenden Zeitintervalls liegt, wobei die Intervallgrenzen des Zeitintervalls abhängig von der zeitlichen Verteilung der geschätzten Pfad- Verzögerungszeiten sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungs formen sowie Varianten der zweiten Ausführungsform unter Be zugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Luftschnittstelle eines Mobilfunksystems mit einer Mobilstation und einer Basisstation;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Basisbandabschnitts eines CDMA-Mobilfunkempfängers;

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die geschätzte Pfadenergie über der Pfadnummer aufgetragen ist, zur Erläute rung einer ersten Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 ein Diagramm, in dem das Verzögerungs-Leistungs spektrum über der Pfad-Verzögerungszeit aufgetragen ist, zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsvari ante der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Luftschnitt stelle eines zellularen Mobilfunksystems. Eine einem bestimm ten Teilnehmer zugeordnete Mobilstation MS steht mit einer Basisstation BS in Funkverbindung. Die Funkverbindung unterliegt sowohl in der Aufwärtsstrecke (von MS zu BS) als auch in der Abwärtsstrecke (von BS zu MS) der Mehrwegeausbreitung, d. h. ein von einem Sender ausgesendetes Funksignal kann den Empfänger auf unterschiedlichen Übertragungswegen oder Pfaden P1, P2, . . der Luftschnittstelle (hier dargestellt für die Abwärtsstrecke) erreichen. Aufgrund von Reflexion, Streuung und Beugung weisen die einzelnen Pfade P1, P2, . . ein unter schiedliches Übertragungsverhalten auf und können als unab hängige Übertragungskanäle betrachtet werden. Insbesondere weisen diese Übertragungskanäle (Pfade) unterschiedliche Funksignal-Laufzeiten auf. Dies hat zur Folge, daß die über die Pfade P1 und P2 übertragenen Empfangssignal-Versionen phasenverschoben, mit unterschiedlichen Energien (im folgen den als Pfadenergien bezeichnet) und zeitlich versetzt (die zeitliche Verzögerung bezogen auf eine gemeinsame Zeitbasis wird im folgenden als Pfad-Verzögerungszeit bezeichnet) an dem Mobilfunkempfänger MS eintreffen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Basisbandabschnittes einer Empfangsschaltung, die in einer Mobilstation MS reali siert ist. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf einen CDMA-(code division multiple access-)Empfänger, die erfin dungsgemäße Einrichtung kann jedoch auch in einem Empfänger verwirklicht sein, der ein anderes Vielfachzugriffsverfahren zur Teilnehmerseparierung einsetzt.

Am Eingang des Basisbandabschnitts steht eine analoge Inpha sal(I)-Signalkomponente und eine analoge Quadratur(Q)-Signal komponente eines empfangenen Datensignals bereit. Die analo gen I- und Q-Signalkomponenten werden in üblicher Weise (nicht dargestellt) durch Heruntermischen des empfangenen analogen Antennensignals mit um 90° zueinander phasenverscho benen, frequenzidentischen Trägerfrequenzen erzeugt.

Die analogen I- und Q-Signalkomponenten durchlaufen jeweils ein analoges Tiefpassfilter aTP und werden anschließend in Analog-Digital-Umsetzern ADC digitalisiert. Die Digitalisierung erfolgt mit einer ausreichend hohen Abtastrate, bei ei nem CDMA-codierten Datensignal z. B. mit der 8-fachen Chiprate 8/T_C. Mit T_C ist die Zeitdauer eines CDMA-Codeelements (soge nannter Chip) bezeichnet. Bei UMTS-(universal mobile telecom munication system-)Mobilfunksystemen beträgt T_C etwa 0,24 µs.

Die von den Analog-Digital-Umsetzern ADC ausgegebenen I- bzw. Q-Digitalsignale werden digitalen Tiefpassfiltern dTP zuge leitet. Bei den digitalen Tiefpassfiltern dTP kann es sich beispielsweise um RRC(root raised cosine)-Tiefpassfilter han deln.

In den Signalwegen hinter den digitalen Tiefpassfiltern dTP sind jeweils Frequenzkorrektur-Einheiten AFC angeordnet, wel che eine automatische Frequenzkorrektur der gefilterten I- bzw. Q-Digitalsignale vornehmen. Durch die Frequenzkorrektur können beispielsweise temperatur- oder druckabhängige Fre quenzdrifts des (nicht dargestellten) lokalen Oszillators der Empfangsschaltung kompensiert werden.

In den Signalwegen hinter den Frequenzkorrektur-Einheiten AFC können sich Signalraten-Reduzierstufen DC befinden, die die Signalrate in dem I- und Q-Zweig auf beispielsweise 2/T_C re duzieren. Die Auflösung der Datensignale kann an dieser Stel le 8 Bit betragen.

Die I- und Q-Datensignale mit reduzierter Signalrate werden einem RAKE-Empfängerabschnitt RAKE der betrachteten Mobilsta tion zugeführt. Der RAKE-Empfängerabschnitt RAKE ist in Fig. 2 von einer gestrichelten Linie begrenzt.

Der RARE-Empfängerabschnitt RAKE umfaßt eine Mehrzahl von parallel liegenden RAKE-Fingern R1, R2, . . ., RN. Das als sol ches bereits bekannte Grundprinzip eines RAKE-Empfängers be steht darin, daß jeder RARE-Finger R1, R2, . . ., RN genau einem Pfad (Übertragungskanal) P1, P2, . . ., PN der Luftschnittstelle zugeordnet wird. Jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN ist im dargestellten Beispiel zweikanalig (für den I- und Q-Zweig) aus gelegt, was durch Doppelpfeile in den Signalwegen angedeutet wird.

N ist die konstruktiv vorgegebene maximale Anzahl der mit dem RAKE-Empfängerabschnitt RAKE zu verarbeitenden Pfade P1, P2, . . ., PN.

Grundsätzlich gilt, daß die Detektionsqualität eines RAKE- Empfängers um so höher ist, je mehr Pfade bei der Detektion berücksichtigt werden können, d. h. je größer N ist. Für in Mobilstationen MS eingesetzte RAKE-Empfänger ist allerdings die mit zunehmendem N anwachsende Leistungsaufnahme problema tisch.

Jeder RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN umfaßt in dem hier darge stellten Beispiel eingangsseitig einen Schalter S1, S2, . . ., SN, mittels welchem der entsprechende RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN in Abhängigkeit von einem Steuersignal ST1, ST2, . . ., STN aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Im Signalweg hinter dem jeweiligen Schalter S1, S2, . . ., SN befindet sich eine (zweikanalige) Zeitverzögerungsstufe TD1, TD2, . . ., TDN beste hend z. B. aus einem Festwertspeicher mit wahlfreiem Zugriff RAM (random access memory) und einem diesem nachgeschalteten zeitvarianten Interpolator TVI (time variant interpolator). Jeder Zeitverzögerungsstufe TD1, TD2, . . ., TDN ist ein (zwei kanaliger) Korrelator (Multiplizierer) C nachgeschaltet.

Die I/Q-Ausgangs-Datensignale der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN werden einer Zweikanal-MRC-(maximum rational combining)Ein heit MRC zugeführt. Diese arbeitet ähnlich wie ein Addierer und kombiniert die I/Q-Ausgangs-Datensignale der RAKE-Finger zu einem I- und einem Q-Gesamt-Datensignal.

Die am Ausgang der Zweikanal-MRC-Einheit MRC bereitstehenden zwei Kanäle (I- und Q-Zweig) des RAKE-Gesamt-Datensignals werden in einer Kanalkombinationsstufe CC unter Berücksichtigung ihres Phasenversatzes zu einem einzigen RAKE-Gesamt- Datensignal kombiniert und von einem Demodulator DMOD demodu liert. Sofern senderseitig eine Verschachtelung durchgeführt wurde, wird das demodulierte RAKE-Gesamt-Datensignal in einem Entschachtler DIL entschachtelt. Anschließend wird in einem Kanaldecodierer KDCOD eine adaptive (d. h. an den Zustand des Gesamt-Übertragungskanals angepaßte) Detektion der gesendeten Datensymbole durchgeführt. Am Ausgang des Kanaldecodierers KDCOD stehen die rekonstruierten Versionen der gesendeten Da tensymbole bereit.

Der CDMA-Funkempfänger umfaßt ferner einen CDMA-Code-Speicher CDMA-C-S und einen Verwürfelungscode-Speicher VC-S. Der CDMA- Code-Speicher CDMA-C-S ist zur Speicherung einer Mehrzahl von CDMA-Codes C_i, i = 1, 2, . . . und der Verwürfelungscode-Spei cher VC-S ist zur Speicherung einer Mehrzahl von Verwürfe lungscodes V_i, i = 1, 2, . . . vorgesehen.

Jeder CDMA-Code C_i ist eine Kennung für einen teilnehmerspe zifischen Datenkanal (oder auch für andere Kanäle, z. B. einem Steuerkanal), und jeder Verwürfelungscode V_i ist eine Kennung für eine bestimmte Basisstation BS. Im Betrieb wird sowohl der dem Teilnehmer für das jeweilige Gespräch zugeordnete CDMA-Code C_i als auch der die mit der Mobilstation kommuni zierende Basisstation BS bezeichnende Verwürfelungscode V den Korrelatoren C zugeführt.

Ferner umfaßt der CDMA-Funkempfänger eine Auswerte- und Steu erschaltung AS. Die Auswerte- und Steuerschaltung AS umfaßt eine Such- und Bewertungseinheit SB sowie eine RAKE-Finger- Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK.

Die Such- und Bewertungseinheit. SB ist parallel zum RAKE- Empfängerabschnitt RAKE angeordnet, d. h. empfängt an ihren zwei Eingängen die I- und Q-Eingangsdatensignale des RAKE- Empfängerabschnitts RAKE. Sie weist beispielsweise fünf Ausgänge A1, A2, . . ., A5 auf, an denen die folgenden Pfad-Bewer tungsgrößen bereitgestellt werden.

An dem ersten Ausgang A1 werden die geschätzten Pfad-Ver zögerungszeiten τ1, τ2, . . ., τN von N (oder allgemein auch mehr als N) in der Such- und Berechnungseinheit SB aufgefun denen Pfaden ausgegeben.

An dem zweiten Ausgang A2 wird eine für die zeitliche Vertei lung der geschätzten Pfad-Verzögerungszeiten τ1, τ2, . . ., τN charakteristische Bewertungsgröße ausgegeben. Es kann sich dabei z. B. um die Varianz σ²(τ) oder um die (darüber hinaus von den Pfadenergien abhängige) sogenannte Verzögerungssprei zung S handeln.

An dem dritten Ausgang A3 werden für alle beispielsweise N aufgefundenen Pfade die jeweiligen geschätzten Pfadenergien E1, E2, . . ., EN ausgegeben.

An dem vierten Ausgang A4 wird der Mittelwert µ(E) aller bei spielsweise N geschätzten Pfadenergien ausgegeben, und an dem fünften Ausgang A5 wird die Varianz σ²(E) aller beispielswei se N geschätzten Pfadenergien ausgegeben.

Die an dem ersten Ausgang A1 bereitgestellten geschätzten Pfad-Verzögerungszeiten τ1, τ2, . . ., τN bestehen in dem hier dargestellten Beispiel jeweils aus zwei Anteilen, d. h. τi = τi(G) + τi(F), wobei i = 1, 2, . . ., N. Der erste Anteil τi(G) ist ein im Rahmen einer Grob-Bestimmung mit einer Ge nauigkeit schlechter als T_C erhaltener Wert für die jeweilige Pfad-Verzögerungszeit τi und der zweite Anteil τi(F) ist ein Korrekturwert kleiner T_C, welcher im Rahmen einer Fein- Bestimmung der jeweiligen Pfad-Verzögerungszeit τi ermittelt wird.

Die Grob- und Fein-Bestimmung der Pfad-Verzögerungszeiten τ1, τ2, . . ., τN wird in der Such- und Bewertungseinheit SB mittels zwei Korrelatoren (nicht dargestellt) durchgeführt. Für die Bestimmung der Grob-Anteile τi(G) werden die I/Q-Eingangs- Datensignale mit einer im Empfänger bekannten Pilotsignalse quenz korreliert, die von der sendenden Basisstation BS in ständiger Wiederholung (am Anfang eines jeden Datenblocks) ausgesendet wird. Anschaulich gesprochen wird die der Such- und Bewertungseinheit SB bekannte gespreizte und verwürfelte Pilotsignalsequenz über eine zwischengespeicherte Datenfolge der I/Q-Eingangs-Datensignale "hinweggeschoben", das Auftre ten einer Korrelation als das Auffinden eines Pfades inter pretiert und die relative Lage der Pilotsignalsequenz zu der zwischengespeicherten Datenfolge bei Auftreten der Korrelati on bezogen auf eine gemeinsame Zeitbasis als τi(G) notiert.

Die Bestimmung des Fein-Anteils τi(F) beruht auf der 2-fachen Überabtastung der erhaltenen I-/Q-Eingangs-Datensignale und wird in bekannter Weise durch einen sogenannten Früh-Spät- Korrelator durchgeführt.

Die Schätzungen der an dem dritten Ausgang A3 bereitgestell ten Pfadenergien E1, E2, . . ., EN der einzelnen Pfade werden in an sich bekannter Weise durch eine Selbstkorrelation der I/Q- Eingangs-Datensignale unter Berücksichtigung der ermittelten Pfad-Verzögerungszeiten τi durchgeführt.

Die an den restlichen Ausgängen A2, A4 und A5 bereitgestell ten Pfad-Bewertungsgrößen gehen durch Berechnung aus den vor stehend erläuterten Pfad-Bewertungsgrößen (Ausgänge A1 und A3) hervor.

Die an den Ausgängen A1, A2, . . ., A5 der Such- und Bewertungs einheit SB bereitgestellten Pfad-Bewertungsgrößen werden der RAKE-Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK zu geführt. Diese erzeugt auf der Basis dieser Bewertungsgrößen die Steuersignale ST1, ST2, . . ., STN zur Aktivierung/De aktivierung der einzelnen RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN mittels der Schalter S1, S2, . . ., SN.

Die die Pfad-Verzögerungszeiten τ1, τ2, . . ., τN betreffenden Bewertungsgrößen am Ausgang A1 der Such- und Bewertungsein heit SB werden ferner den Zeitverzögerungsstufen TD1, TD2, . ., TDN der einzelnen RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN zugeleitet. Die Grob-Anteile τi(G) sind in Form von Auslese-Anweisungen für die Festwertspeicher RAM realisiert. Diese Auslese- Anweisungen geben jeweils (unterschiedliche) Speicherbereiche an, die in den einzelnen Festwertspeichern RAM simultan aus gelesen werden sollen. An den Ausgängen der Festwertspeicher RAM stehen daher die über die einzelnen Pfade P1, P2, . . ., PN der Luftschnittstelle übertragenen Datensignal-Komponenten (in 2-facher Chiprate) mit einer zeitlichen Genauigkeit von maximal T_C zeitrichtig zur Verfügung. Mit anderen Worten führt die Such- und Bewertungseinheit SB über die Grob- Anteile τ1(G), τ2(G), . . ., τN(G) in Verbindung mit den Fest wertspeichern RAM eine Grob-Synchronisation der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN durch.

Die Fein-Synchronisation der RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN wird durch die Interpolatoren TVI bewerkstelligt. Beispielsweise können die Interpolatoren TVI als Lagrange-Interpolatoren ausgeführt sein. Jeder Interpolator TVI nimmt den für ihn be stimmten Fein-Anteil τi(F) der Pfad-Verzögerungszeit τi ent gegen und führt durch Stützstellen-Interpolation (beispiels weise der bekannten Lagrange-Interpolation) eine Neuberech nung der Datenwerte bezüglich interpolierten Stützstellen (Abtastzeitpunkten) durch. Im Signalweg hinter den Interpola toren TVI sind die RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN mit einer zeit lichen Genauigkeit << T_C synchronisiert.

Die geschätzten Pfadenergien E1, E2, . . ., EN (Ausgang A3) wer den ferner einer (optionalen) Gewichtungseinheit GW zuge führt. Diese berechnet für jeden Pfad einen Gewichtsfaktor g1, g2, . . ., gN, der mit zunehmender Pfadenergie ebenfalls zu nimmt. Jeder Gewichtsfaktor g1, g2, . . ., gN wird dem Korrela tor C in dem zugehörigen RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN mitgeteilt und bewirkt, daß "energiereiche" Pfade (sofern sie ak tiviert sind) im RAKE-Empfängerabschnitt RAKE stärker als energieschwache Pfade berücksichtigt werden.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung nimmt die RAKE-Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK le diglich die an dem Ausgang A3 bereitgestellten Pfad-Bewer tungsgrößen E1, E2, . . ., EN entgegen. Aus den N (oder auch mehr als N) aufgefundenen Pfaden werden diejenigen ausge wählt, deren Pfadenergie E1 die Ungleichung

Ei < Es

erfüllen. Es ist ein vorgesehener Schwellenwert für eine mi nimale Pfadenergie.

Im folgenden wird anhand Fig. 3 die Arbeitsweise der RAKE- Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK gemäß ei ner ersten Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser Variante nimmt die RAKE-Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK die an den Ausgängen A3, A4 und A5 der Such- und Bewertungseinheit SB bereitgestellten Pfad- und Bewertungsgrößen entgegen. Aus den z. B. N = 8 auf gefundenen Pfaden P1, P2, . . ., P8 werden diejenigen ausge wählt, deren Pfadenergien Ei die Ungleichung

Ei < µ(E) - σ(E)

erfüllen. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel werden die Pfade i = 1, 2, 6, 8, deren geschätzte Pfadenergien im schraffierten Gebiet liegen, ausgewählt, während die Pfade i = 3, 4, 5, 7 verworfen werden. Die Steuersignale ST1, ST2, ST6, ST8 werden von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Deaktivie rungseinrichtung DEAK so eingestellt, daß die entsprechenden Schalter S1, S2, S6, S8 geschlossen sind. Andererseits wird über die Steuersignale ST3, ST4, ST5, ST8 eine Öffnung der Schalter S3, S4, S5, S7 bewirkt, d. h. die entsprechenden RAKE-Finger R3, R4, R5 und R7 werden deaktiviert. Die be schriebene Vorgehensweise gewährleistet, daß nur die energie reichsten Pfade für die Datenauswertung im RAKE-Empfänger abschnitt RAKE herangezogen werden.

Die Verteilung der geschätzten Pfadenergien bezüglich der 8 Pfade ist im rechten Teil der Fig. 3 veranschaulicht.

Eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform wird anhand der Fig. 4 erläutert. Bei dieser Variante werden der RAKE- Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK die an den Ausgängen A1, A2 und A3 der Such- und Bewertungseinheit SB bereitgestellten Pfad-Bewertungsgrößen mitgeteilt.

Die RAKE-Finger-Auswahl- und Deaktivierungseinrichtung DEAK ermittelt zunächst denjenigen Pfad Pm mit maximaler Pfadener gie unter den aufgefundenen Pfaden. Die maximale Pfadenergie ist somit Em.

Die geschätzte Pfad-Verzögerungszeit des Pfades Pm mit maxi maler Pfadenergie Em ist τm. Für die Signalverarbeitung im RAKE-Empfängerabschnitt RAKE werden nun neben dem Pfad Pm ausschließlich diejenigen Pfade Pi herangezogen, die die Be dingung

σ(τ) < |τm - τi
erfüllen.

Eine zweite Möglichkeit besteht z. B. darin, nur diejenigen Pfade Pi auszuwählen, für die die Bedingung

S < |τm - τi
erfüllt ist.

Fig. 4 dient zur Veranschaulichung der zweiten Möglichkeit. In dem Diagramm ist das kontinuierliche Verzögerungs- Leistungsspektrum ρ(τ) des Mobilfunkkanals über der Pfad- Verzögerungszeit τ aufgetragen. Die Definition der Verzöge rungsspreizung S ergibt sich aus diesem Spektrum nach

mit

(µ₂ wird auch als das zweite Zentralmoment des Verzögerungs leistungsspektrums ρ(τ) bezeichnet, P bezeichnet die Gesamt leistung).

Da im Empfänger keine kontinuierlichen Leistungssignale, son dern lediglich diskrete Energiewerte zur Verfügung stehen, wird S in der Such- und Bewertungseinheit SB auf der Basis dieser diskreten Energiewerte geschätzt.

Basierend auf der geschätzten Verzögerungsspreizung S (am Ausgang A2 der SB) werden dann die Pfade mit in dem schraf fierten Bereich liegenden Pfad-Verzögerungszeiten ausgewählt, während restliche Pfade nur mit verminderter RAKE-Finger- Taktrate oder gar nicht für die Signalauswertung herangezogen werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß es neben den beispielhaft ge nannten Auswahlkriterien eine Vielzahl weiterer sinnvoller energetischer und/oder zeitlicher Auswahlkriterien gibt, die ebenfalls das erfindungsgemäße Prinzip verwirklichen.

Bei der vorstehend erläuterten Empfängerschaltung wurde die Leistungseinsparung in den nicht ausgewählten RAKE-Fingern durch eine vollständige Abschaltung derselben realisiert. Ist stattdessen eine Taktratenverminderung in diesen RAKE-Fingern vorgesehen, kann dies dadurch erreicht werden, daß anstelle der RAKE-Finger-Auswahl- und -Deaktivierungseinrichtung DEAK eine RAKE-Finger-Auswahl- und -Taktratenreduziereinrichtung vorgesehen ist. Die Schalter S1, S2, . . ., SN in den jeweiligen RAKE-Fingern R1, R2, . . ., RN werden in diesem Fall durch Dezi matoren ersetzt, die eine gezielt einstellbare Signalraten verkleinerung in dem jeweils zugeordneten RAKE-Fingern her beiführen.

Sämtlichen Ausführungsformen und -varianten der Erfindung ist gemeinsam, daß durch die situativ erfolgende Leistungsdrosse lung oder Abschaltung einzelner RAKE-Finger R1, R2, . . ., RN eine Stromersparnis bewirkt wird, die eine längere Betriebs dauer oder Standzeit der aufladbaren Batterien der Mobilsta tion MS bezüglich eines Ladezyklus ermöglicht.

Claims

1. Einrichtung zur Verarbeitung eines über zeitvariante Pfade einer Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem Mobilfunkempfänger (MS), die

- einen RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE) mit einer Anzahl von N RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN), und
- eine Pfad-Such- und Bewertungseinrichtung (SB) zum Auffin den von den einzelnenen RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) zuzu ordnenden Pfaden (P1, P2, . . ., PN) der Luftschnittstelle und zur Schätzung einer oder mehrerer Bewertungsgrößen bezüg lich jedes aufgefundenen Pfades (P1, P2, . . ., PN) aufweist,

gekennzeichnet durch

- eine RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch-Vermin derungseinrichtung (DEAK), die ausgelegt ist, unter Berück sichtigung der einen oder mehreren geschätzten Pfad-Bewer tungsgrößen einen oder mehrere RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) auszuwählen, und eine Verminderung des Leistungsverbrauchs in dem oder den ausgewählten RAKE-Finger vorzunehmen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Verminderung des Leistungsverbrauchs durch eine Ab schaltung des ausgewählten RAKE-Fingers erzielt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Verminderung des Leistungsverbrauchs durch eine Redu zierung der Taktrate des ausgewählten RAKE-Fingers erzielt wird.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) zu treffende Ent scheidung, ob ein bestimmter RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird oder nicht, unter alleiniger Berücksichtigung der diesem Finger zugeordneten Pfad-Bewertungsgröße oder -größen getroffen wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) zu treffende Ent scheidung, ob ein bestimmter RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird oder nicht, unter Berücksichtigung der die sem Finger und weiteren Fingern zugeordneten Pfad- Bewertungsgröße oder -größen getroffen wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß die RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch- Verminderungseinrichtung (DEAK) einen RAKE-Finger (R1, R2, . ., RN) ausgewählt, wenn die geschätzte Pfadenergie des diesem RAKE-Finger zugeordneten Pfades kleiner ist als ein Schwellenwert, der eine Funktion des Mittelwertes (µ(E)) der geschätzten Pfadenergien (E1, E2, . . ., EN) und der Vari anz (σ²(E)) der geschätzten Pfadenergien ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß die RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch- Verminderungseinrichtung (DEAK) einen RAKE-Finger (R1, R2, . . . RN) auswählt, wenn die geschätzte Pfad-Verzögerungszeit (τ1, τ2, . . ., τN) des diesem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) zugeordneten Pfades (P1, P2, . . ., PN) innerhalb eines die Pfad-Verzögerungszeit (τm) desjenigen (Pm) der bewerteten Pfade mit der größten geschätzten Pfadenergie (Em) enthal tenden Zeitintervalls liegt, wobei die Intervallgrenzen des Zeitintervalls abhängig von der zeitlichen Verteilung der geschätzten Pfad-Verzögerungszeiten (τ1, τ2, . . ., τN) sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Intervallgrenzen des Zeitintervalls zusätzlich zu ihrer Abhängigkeit von der zeitlichen Verteilung der ge schätzten Pfad-Verzögerungszeiten (τ1, τ2, . . ., τN) auch ab hängig von den zu den jeweiligen Pfad-Verzögerungszeiten geschätzten Pfadenergien (E1, E2, . . ., EN) sind.

9. Verfahren zur Verarbeitung eines über zeitvariante Pfade einer Luftschnittstelle übertragenen digitalen Datensignals in einem einen RAKE-Empfängerabschnitt (RAKE) mit einer An zahl von N RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) umfassenden Mobil funkempfänger (MS), wobei

- mittels einer Pfad-Such- und Bewertungseinrichtung (SB) wiederholt den RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) zuzuordnende Pfade (P1, P2, . . ., PN) der Luftschnittstelle aufgefunden und eine Schätzung einer oder mehrerer Bewertungsgrößen be züglich jedes aufgefundenen Pfades (P1, P2, . . ., PN) vorge nommen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- mittels einer RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsverbrauch- Verminderungseinrichtung (DEAK) unter Berücksichtigung der einen oder mehreren geschätzten Pfad-Bewertungsgrößen eine Auswahl von einem oder mehreren RAKE-Fingern (R1, R2, . . ., RN) und eine Verminderung des Leistungsverbrauchs des oder der ausgewählten RAKE-Finger vorgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

- daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) zu treffende Ent scheidung, ob ein bestimmter RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird oder nicht, unter alleiniger Berücksichti gung der diesem Finger zugeordneten Pfad-Bewertungsgröße oder -größen getroffen wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

- daß die von der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) zu treffende Ent scheidung, ob ein bestimmter RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird oder nicht, unter Berücksichtigung der die sem Finger und weiteren Fingern zugeordneten Pfad- Bewertungsgröße oder -größen und getroffen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

- daß mittels der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) ein RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird, wenn die geschätzte Pfadener gie (E1, E2, . . ., EN) des diesem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) zugeordneten Pfades (P1, P2, . . ., PN) kleiner ist als ein Schwellenwert, der eine Funktion des Mittelwertes (µ(E)) aller N geschätzten Pfadenergien (E1, E2, . . ., EN) und der Varianz (σ²(E)) aller N geschätzten Pfadenergien ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,

- daß mittels der RAKE-Finger-Auswahl- und -Leistungsver brauch-Verminderungseinrichtung (DEAK) ein RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) ausgewählt wird, wenn die geschätzte Pfad- Verzögerungszeit (τ1, τ2, . . ., τN) des diesem RAKE-Finger (R1, R2, . . ., RN) zugeordneten Pfades (P1, P2, . . ., PN) in nerhalb eines die Pfad-Verzögerungszeit (τm) desjenigen (Pm) der bewerteten Pfade mit der größten geschätzten Pfa denergie (Em) enthaltenden Zeitintervalls liegt, wobei die Intervallgrenzen des Zeitintervalls abhängig von der zeit lichen Verteilung der geschätzten Pfad-Verzögerungszeiten (τ1, τ2, . . ., τN) sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Intervallgrenzen des Zeitintervalls zusätzlich zu ihrer Abhängigkeit von der zeitlichen Verteilung der geschätzten Pfad-Verzögerungszeiten (τ1, τ2, . . ., τN) auch ab hängig von den zu den jeweiligen Pfad-Verzögerungszeiten geschätzten Pfadenergien (E1, E2, . . ., EN) sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verminderung des Leistungsverbrauchs eines ausge wählten RAKE-Fingers durch eine Reduzierung der Taktrate für den entsprechenden Finger erreicht wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verminderung des Leistungsverbrauchs eines ausge wählten RAKE-Fingers durch eine Abschaltung des Fingers er reicht wird.